我的大学之操作系统（二）

实验二

【实验题目】：进程同步

【实验目的】
通过这次实验，加深对进程同步概念的理解，进一步掌握进程同步机制、进程同步算法和进程同步的评价。

【实验内容及要求】
算法思路：
生产者消费者问题，也称有限缓冲问题，是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了共享固定大小缓冲区的两个线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
要解决该问题，就必须让生产者在缓冲区满时休眠（要么干脆就放弃数据），等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。通常采用进程间通信的方法解决该问题。如果解决方法不够完善，则容易出现死锁的情况。出现死锁时，两个线程都会陷入休眠，等待对方唤醒自己。该问题也能被推广到多个生产者和消费者的情形。
该问题需要注意的几点：
在缓冲区为空时，消费者不能再进行消费
在缓冲区为满时，生产者不能再进行生产
在一个线程进行生产或消费时，其余线程不能再进行生产或消费等操作，即保持线程间的同步
注意条件变量与互斥锁的顺序
问题描述：
以生产者消费者模型为基础，在Windows环境下创建一个控制台进程（或者界面进程），在该进程中创建读者写者线程模拟生产者和消费者。写者线程写入数据，然后将数据放置在一个空缓冲区中供读者线程读取。读者线程从缓冲区中获得数据，然后释放缓冲区。当写者线程写入数据时，如果没有空缓冲区可用，那么写者线程必须等待读者线程释放出一个空缓冲区。当读者线程读取数据时，如果没有满的缓冲区，那么读入线程将被阻塞，直到新的数据被写进去。
程序要求如下：
本实验要求设计并实现一个进程，该进程拥有一个生产者线程和一个消费者线程，它们使用N个不同的缓冲区（N为一个确定的数值，本实验中取N=16）。你需要使用如下信号量：
一个互斥信号量mutex，用以阻止生产者线程和消费者线程同时操作缓冲区列表；
一个信号量full，当生产者线程生产出一个物品时可以用它向消费者线程发出信号；
一个信号量empty，消费者线程释放出一个空缓冲区时可以用它向生产者线程发出信号；
【流程图】

【实验结果】
核心代码：

实验结果截图：

【源代码】

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
 
const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10;   //缓冲区长度
unsigned short ProductID = 0;               //产品号
unsigned short ConsumeID = 0;               //将被消耗的产品号
unsigned short in = 0;                      //产品进缓冲区时的下标
unsigned short out = 0;                     //产品出缓冲区时的下标
 
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];               //缓冲区是个循环队列
bool g_continue = true;                     //控制程序结束
HANDLE g_hMutex;                            //用于线程间的互斥
HANDLE g_hFullItems;                        //缓冲区中被占用的项
HANDLE g_hEmptyItems;                       //缓冲区中的空项
 
DWORD  WINAPI Producer(LPVOID);              //生产者线程,dword 变量类型的内存占位
DWORD  WINAPI Consumer(LPVOID);              //消费者线程
 

 
//生产一个产品。简单模拟了一下，仅输出新产品的ID号
voi